Este documento se ha elaborado para ayudar a definir los objetivos que se deben buscar en los servicios que prestan los consultores, cuando éstos nos van a realizar una implantación de un programa de Mantenimiento Predictivo de las máquinas más críticas de nuestra empresa. Además, buscamos proveer de una pequeña orientación sobre cómo funciona el análisis de vibraciones como conocimiento fundamental de la tecnología que nos servirá de ayuda para diferenciar entre consultores y sus técnicas.

La Forma Mas Básica de Análisis de Vibraciones

La forma más básica de análisis de vibraciones se llama medida global de vibración. Esta lectura nos suministra un valor escalar, que describe la cantidad de energía vibratoria total contenida en una onda emitida por una máquina. La idea que transmite este análisis, es que un mayor nivel de vibración nos puede indicar un serio problema, el cual debería ser examinado y/o monitorizado. Es decir, a mayor vibración mayor severidad del problema.

Esta tecnología, además de ser barata puede ser imprecisa e inconsistente. Como ejemplo de lo anterior, es el caso de una bomba que experimenta una turbulencia o ruido cuyo origen es el caudal de la misma. El caudal tendrá un nivel global vibratorio muy alto aunque no presente, en un principio, problemas de índole mecánica. Por el contrario, esa misma bomba puede tener un problema serio en uno de los rodamientos y presentar un nivel vibratorio muy pequeño en comparación con el nivel vibratorio emitido por el eje y por el flujo de la propia bomba. Por esta razón, el problema del rodamiento puede ser “no evidente” solamente con la lectura global de vibración. Por último, y debido a que el valor global de vibración sólo es un valor escalar, no puede discernir entre las diferentes frecuencias de fallo que podemos observar en un espectro de vibración. En otras palabras, no podemos discernir si se trata de un desequilibrio, una desalineación, un problema de rodamientos, o un problema de holguras estructurales, entre otros posibles fallos.

Los valores globales de vibración fueron y son usados hoy simplemente porque son elementos simples, los equipos que se emplean para recoger esta información son baratos y en un tiempo fueron los únicos equipos disponibles en el mercado. Desafortunadamente todavía en la actualidad y debido a la falta de experiencia en este campo, muchos responsables del mantenimiento de las empresas tienen conceptos erróneos acerca de lo que es el análisis de vibraciones y su funcionamiento. En los últimos años, se han desarrollado numerosas tablas y guías las cuales han sido elaboradas para explicar qué niveles de vibración se consideran aceptables para los diversos tipos de máquinas.

Análisis de Vibración de Banda Estrecha

Cuando los ordenadores llegaron a ser un instrumento ampliamente usado, se tuvo la capacidad para recoger datos de vibración de banda estrecha, o espectros de vibración. Un espectro de vibración separa la vibración recogida en pequeños rangos de frecuencia. Componentes de máquinas diferentes y los diversos fallos producirán vibración y patrones de vibración a frecuencias especificas. Por lo tanto, usando un espectro de vibración se puede relacionar picos y patrones individuales en el espectro a un componente individual de la máquina y a fallos específicos de ésta. Para ello, se debe contar con determinada información técnica sobre la máquina objeto de análisis; información como: el número de álabes de un ventilador, álabes del sistema impulsor de una bomba, dientes de una caja de reducción, el número de etapas de este elemento, las diferentes velocidades de cada uno de los ejes y el código y fabricante de cada uno de los rodamientos a monitorizar. Hay que tener en cuenta también, que de cara al análisis de las máquinas la recogida de vibración en las tres direcciones ortogonales (axial, vertical y horizontal) nos suministra mucha mas información que la uniaxial, ya que las diferentes frecuencias de fallo pueden aparecer con mayor amplitud en los diferentes ejes.

Mantenimiento Predictivo Versus Resolución de Problemas

El empleo del análisis de vibraciones en el contexto del Mantenimiento Predictivo como técnica de la detección del deterioro progresivo de las máquinas es una técnica de fácil uso, precisa, eficiente y económica. Por el contrario, el empleo del análisis de vibraciones como técnica de apoyo para la resolución de problemas es más difícil, a menudo menos precisa dependiendo de la experiencia y conocimientos de la persona que las aplica, y mucho más caro.

La diferencia estriba en que en el mantenimiento predictivo el procedimiento general es monitorizar la maquinaria bajo condiciones de test repetibles y observar los cambios; mientras la máquina no falle, los patrones de vibración no deberían cambiar. Por el contrario, si la máquina falla, los patrones cambiarán, y entonces será fácil determinar donde ha ocurrido el cambio y cual ha sido la causa de ese fallo. Cuánto y cómo de rápido van cambiando los patrones de vibración nos va a indicar el grado de severidad del problema y su evolución, permitiéndonos establecer y aplicar planes de acciones correctoras. El análisis de vibraciones es lo suficientemente sensible como para encontrar fallos en máquinas un año antes de que sea necesario intervenir.

En el caso de un analista experimentado, no debería llevarle mas de 15 ó 20 minutos comparar y determinar un nuevo conjunto de datos de vibración respecto de uno tomado anteriormente o uno de referencia y señalar qué patrón ha cambiado y cual es el problema.

La resolución de problemas puntuales, es el proceso de tomar medidas de vibración de máquinas en un momento determinado e intentar determinar si la unidad presenta un fallo o no. Para reparar posibles problemas en las máquinas de forma correcta, se deben tomar una cantidad considerable de información incluyendo medidas de fase y posiblemente medidas estructurales además de los ya conocidos espectros de vibración. Estas medidas “especiales” pueden llevar gran cantidad de tiempo realizarlas y por lo general son bastante caras. Los resultados que se obtienen como consecuencia de los test efectuados por un consultor de vibraciones puede depender de la experiencia de éste y de los tipos de test que haya realizado sobre la unidad. Aún más, puede llevar un día o incluso más realizar un diagnostico del estado de la máquina dependiendo de la complejidad de la misma y el tipo de problema que presente. En ocasiones, es posible encontrar los fallos en las máquinas, incluso sin conocer el historial de las mismas.

Qué Buscar en un Consultor

Con la información expuesta en los últimos párrafos, uno debería tener una idea aproximada de lo desea obtener cuando se subcontrata a un consultor de vibraciones. La clave reside en el párrafo de Análisis de Vibración de Banda Estrecha y en la descripción hecha sobre el uso del análisis de vibración en el contexto del mantenimiento predictivo.

Se resumen a continuación los puntos clave:

• Para realizar análisis de banda estrecha es necesario información técnica sobre la máquina tal como número de dientes, velocidades de giro de los ejes, número de álabes, etc. El consultor solicitará toda esta información o la obtendrá de los manuales suministrados por el fabricante de la unidad. Esta información es necesaria para un análisis adecuado de la maquinaria.

• El mantenimiento predictivo depende en la repetibilidad de las condiciones de medida (velocidad y carga), por lo tanto el consultor creara y definirá procedimientos para normalizar las condiciones de medida.

• Las condiciones de repetibilidad de las medidas incluyen además, la repetibilidad de las localizaciones y orientaciones de las tomas de medida. El consultor debería definir esas posiciones y marcarlas preferiblemente con “tacos” de montaje que identificaran los puntos de medida para próximas veces, asegurándose una buena repetibilidad.

• La monitorización de la condición (estado de la maquinaria) es más beneficiosa cuando es examinada en largos periodos de tiempo, es decir, cuando se crean buenos históricos para la evaluación de tendencias. Aunque se pueden observar buenos resultados y beneficios en un periodo relativamente corto de tiempo, la recompensa real llega cuando se incorpora la monitorización dentro de los procedimientos normales, dentro de la empresa, para de esta manera conocer el estado de la planta en todo momento y el plan de reparaciones. Por esta razón debe haber un compromiso total a largo plazo entre el consultor de vibraciones y el responsable de mantenimiento.

• Con el uso del análisis de vibraciones es posible decir qué componente de la máquina es la que está dañada o deteriorada. Por esta razón, el informe que emita el consultor deberá describir de una manera concisa el fallo y la severidad de éste, además de una recomendación de la acción que debería ser llevada a cabo para subsanar ese problema. Decir que la máquina esta en “alarma” o que tiene “vibración alta” es de poco sentido con la tecnología existente hoy en día. El consultor de vibraciones debería ser capaz de explicar por qué se ha producido este fallo y qué se puede hacer para subsanarlo.

• Ya que el análisis de vibraciones no es una “ciencia”, necesitaremos una línea base o punto de referencia para monitorizar cómo las máquinas van cambiando en el tiempo. Tampoco olvidemos que cada vez que actuemos sobre una máquina cambiando o modificando alguno de sus elementos deberemos actualizar todas las bases de referencia para no perder información valiosa acerca de las máquinas monitorizadas. Aunque actualmente hay gran cantidad de guías y manuales a los que hacer referencia, las mejores referencias son siempre las que proceden de nuestras propias máquinas.

Software y Hardware

Si se considera toda la información presentada hasta este momento, se llega a la conclusión de que la parte complicada del análisis de vibraciones no es el propio análisis. Lo realmente complicado es la recopilación de la información de la máquina, definiendo los estándares de tomas y puntos de medidas y creación de las bases. La dificultad que se nos va a plantear será la de introducir y gestionar toda esta información en la base de datos. Aquí es donde reside la inversión real y es donde se diferencia a un buen consultor de un “mago”. Los buenos consultores razonarán y comentarán que ésta es una inversión a largo plazo y que usaran la mayor parte del tiempo y de recursos investigando y gestionando toda esta información más que tomando numerosos tests de las máquinas y generando cientos de gráficas.

Con ésto en mente, una buena aproximación para empezar un programa de monitorización de la condición de la maquinaria es encontrar un buen consultor que realice todo este duro trabajo para el cliente y que a continuación este último se encargue eventualmente de llevar por sí mismo el programa de monitorizado. Por ello, es esencial que se entienda cómo el consultor va documentando la información técnica de la máquina (preferiblemente en una base de datos, para una mejor gestión y almacenamiento), cómo crea las bases y como gestiona toda esta información. Este punto es importante si se tiene la intención de continuar con el programa establecido por el consultor. Se recomienda indagar sobre qué tipo de software está utilizando el consultor para de esta manera saber si éste nos va a facilitar la documentación y gestión de toda esta información. Algunas combinaciones de software/hardware están definidas para solucionar problemas puntuales y no están pensadas para documentar y gestionar información, mientras que otras aplicaciones de software/hardware están pensadas más para la implantación de programas de mantenimiento predictivo en la industria y son muy útiles para este tipo de aplicaciones.

Finalmente, siempre es interesante tener la opción de implementar el programa de mantenimiento predictivo por el propio personal de planta. Es altamente recomendable contactar con un consultor que use una combinación de software/hardware que sea fácil de usar y gestionar una vez que éste haya sido configurado y escuchar sus consejos antes de proceder a la implantación del mantenimiento predictivo.

Conclusión

El análisis de vibraciones para la monitorización de la condición de la maquinaria no es magia, tampoco es una ciencia exacta, es simplemente el hecho de tomar lecturas de vibración y compararlas con un nivel de alarma prefijado. Aunque los consultores experimentados pueden llegar a diagnosticar fallos de máquinas tomando suficientes medidas en un momento determinado sin conocer los datos históricos de la misma, es más efectivo, hablando en términos de coste, implantar un programa de mantenimiento predictivo utilizando el análisis de vibraciones e ir comparando las tendencias de las mismas en el tiempo.

La parte más esencial y dificultosa de la implantación de un programa de mantenimiento predictivo es recopilar la información técnica referente a las máquinas, definir las condiciones de medida, recoger buenos datos de vibración que sean repetibles en el tiempo y establecer los puntos de partida. Luego, deberemos gestionar toda esta información en una base de datos e incluir históricos de reparaciones y sustituciones. Es posible juzgar a un consultor de vibraciones por cómo realiza las aproximaciones a todas estas tareas y por el tipo de equipamiento que utiliza para llevarlas a cabo. Una vez que se ha realizado una correcta implantación del programa de mantenimiento predictivo por parte del consultor de vibraciones, la planta o el responsable de mantenimiento, estará en disposición de tomar el relevo para llevar a cabo el programa, en el caso de que ésto sea lo deseado.

Si un consultor de vibraciones no nos pide información técnica de la maquinaria, no define unas condiciones repetibles de medida, no marca o coloca puntos de medición en las máquinas, no mantiene o gestiona una buena base de datos con la información de las máquinas, no crea las bases, y no discute los planes para un buen desarrollo y gestión del programa de mantenimiento predictivo, entonces será imposible que nos suministre las recomendaciones adecuadas a los problemas de nuestras máquinas.

Cuanto mayor sea el conocimiento sobre análisis de vibraciones del personal de mantenimiento de fábrica, mayor será la oportunidad de subcontratar a un consultor de vibraciones competente para que realice una correcta implantación de un programa de mantenimiento predictivo. Espero que éste articulo haya sido de vuestro interés.

Texto adaptado por Borja Sesma
Predycsa, S.A. – Predictivo y Control